陕西省黄河流域废弃露天矿山区域生态修复实践——以生态文明建设为指导

以习近平生态文明思想为根本遵循,以国家生态文明建设方针为指导,针对陕西省黄河流域废弃露天矿山生态修复面临的现实问题和未来需求,以合阳县黄河西岸废弃露天矿山为新型产业承载地,通过"生态修复+景观提升+生态产业"等措施,实现矿区生态环境再造与产业再生,打造美丽田园,助力乡村振兴.     

基于遥感信息的矿区生态扰动监测研究——以迁安市为例

矿产资源开发会引发一系列环境问题,制约了矿区城市的可持续发展,矿区生态环境扰动监测已成为矿区城市生态文明建设的重要组成部分。为研究矿区活动及矿区生态修复对我国典型矿产资源型城市——迁安市生态环境的影响,利用2000—2018年Landsat系列遥感数据对该市矿区生态扰动进行了监测研究。利用随机森林（Random Forest, RF）算法对迁安市2000—2018年间矿区演变进行了提取研究,并构建了遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）定量分析研究区生态环境质量及变化特征。研究表明：2000—2018年间,迁安市矿区范围变化明显,矿区总面积明显变少,且有修复效果优良的矿区;该市生态环境质量整体呈现波动下降趋势,其变化与矿区活动及矿区生态修复具有较强的相关性。结合RSEI时空分布与矿区生态修复活动,迁安市生态环境变化可分为两个阶段：①2000—2008年间,生态环境质量主要由优、良向中、差转变,生态环境质量改善和恶化面积占比分别为20.18%和34.31%;②2008—2018年间,生态环境质量整体上升,生态质量改善面积占比达到43.11%,且变化具有明显的区域性。2000—2018年,迁安市生态环境经历了先恶化、后逐步恢复的过程,表明该市在实行功能分区、健全矿产资源规划和矿区分区治理政策后,生态环境得到改善,生态修复效果显著,为矿区城市环境治理和生态文明建设提供了参考。     

基于RS和GIS的矿区生态指标提取与安全评价 ——以焦作矿区为例

为了快速、高效地对煤矿区生态安全状况进行评价,借助遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、空间景观格局分析等技术,在压力-状态-响应(PSR)模型的基础上拓展构建压力-状态-响应-格局(PSRP)模型,对焦作矿区33年(1993—2026年)的生态安全状况进行评价与动态变化模拟分析。以遥感卫星影像数据为主要数据源,选取矿区1993年、2004年、2018年遥感数据及社会、经济统计数据,提取用于生态安全评价的建筑用地指数、归一化植被指数、生态弹性度、绿度指数、生物丰富度、湿度指数、破碎度指数、城市扩展强度、干度指数、人口密度、多样性指数、分维度12个关键技术指标,利用层次分析法(AHP)确定指标在生态安全评价的目标层、准则层、指标层3个层次体系,并进一步计算12个指标的权重,从而对生态安全进行评价,最后利用CA-Markov模型模拟获取2026年结果数据,对焦作矿区生态安全状况趋势评价分析和动态变化监测进行研究。结果表明:①利用遥感技术能有效提取用于生态安全评价的绝大多数指标,并且有较好的提取精度,基础指标土地利用/覆盖分类提取结果精度为92%以上;②CA-Markov模型可以进行土地利用/覆盖变化趋势模拟与预测,在该试验选择的3期数据集中预测精度达到83%;③20多年来焦作市裸地和建筑景观变化幅度最大,水体、植被景观变化相对较小,不同的地物覆盖类型均受到人类生产生活的影响;④1993—2018年间,焦作市生态安全状态总体情况先是大幅下降,然后达到平缓稳定状态,其中1993—2004年间生态状态呈现下降趋势,2004—2018年间焦作市的生态状况总体上没有显著的变化;⑤针对典型矿区,1993年,整个矿区还是处于稳定和安全的状态,到2004年,由于矿产资源大量的开采,部分地区由1993年的稳定状态转为临界状态,2018年以来,由于矿区的陆续关闭,矿区的生态安全状况相比于2004年没有太大的变化,模型预测表明到2026年焦作市及其矿区生态指数将呈现出轻微下降趋势,典型矿区与焦作区域表现出一致的生态安全等级分布状况和变化趋势。研究结果可为维护矿区及其周边生态环境的原生平衡、引导矿区资源的合理开采与利用提供技术支持。     

矿区农田景观生态适宜性评价-以徐州市潘安采煤塌陷区为例

以徐州市潘安采煤塌陷区为例,探讨了矿区农田景观生态适宜性评价方法。该评价方法在确定研究区主要用地类型的基础上,建立农田景观生态适宜性评价因子体系,运用层次分析法和多因素综合评价法确定各因子权重和单一类型用地的综合分值,然后分别对各单一用地类型的生态适宜度作出评价,并通过ArcGIS93技术平台,对各单一用地类型的生态适宜度图层加权叠加,最终得到综合用地生态适宜度分布图。运用该评价方法能较为清晰地反映项目区农田景观生态适宜度的空间分布,为优化矿区农田景观格局提供依据。     

基于生态修复的矿区气溶胶时空分布特征——以迁安矿区为例

以迁安矿区为研究区,利用MODIS的气溶胶产品MCD19A2和MOD04＿3K,探究2015年和2020年的气溶胶光学厚度(AOD)、?ngstr9m(AE)指数和气溶胶类型的时空变异特征。结果表明：(1)与2015年相比,除2020年冬季以外,2020年AOD值明显降低;(2)与2015年相比,2020年西北部细颗粒物占比增多,东南部粗颗粒物占比增多,矿区AE指数存在明显季节特征,春季AE指数较小,大气污染物以粗颗粒污染物为主,夏季和秋季AE指数较大,大气污染物以细颗粒物为主;(3)AE指数的季节变化也存在明显的时空分布特征,与2015年相比,冬季东部AE指数明显降低,粗颗粒占比增大,春季区域内整体AE指数升高,粗颗粒占比减少,秋季北部AE指数明显升高,粗颗粒占比减少,夏季是全年AOD值和AE指数的高峰期,其原因可能是6月和7月秸秆燃烧产生了大量的细气溶胶颗粒;(4)矿区气溶胶主要由生物质燃烧或城市-工业型气溶胶和混合型气溶胶构成,与2015相比,2020年春季主要气溶胶类型发生较大改变,沙尘型气溶胶占比明显减少;(5)2015年至2020年期间开展的矿区生态修复工程明显改变了矿区大...     

生态网络构建视角下矿山生态修复重点区域识别——以辽宁省建平县为例

采矿业是矿业城市经济来源的重要组成部分,对矿山进行系统的开发和修复是矿业城市生态安全的关键问题。立足于宏观视角下的矿山开采与修复,旨在通过生态网络构建识别出建平县矿山生态修复的重点区域。运用生境质量模型、生态系统服务价值评价识别生态源地。综合考虑自然因素、干扰因素、国土空间三线、矿山开采风险4个方面因素构建和修正阻力面。采用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance Model,MCR)提取生态廊道,并结合生态廊道及其缓冲范围内的矿山类型、开采方式等因素,实现矿山开采风险分区,明确矿山开采和修复优先级。结果表明:(1)研究区共有生态源地28处,共计面积1 139.53 km2,提取生态廊道1 006 km。(2)矿山开采低、中、高风险区内分别包含生产矿山和废弃矿山的面积分别为17.92、10.62、25.77 km2和22.5、14.10、21.93 km2。(3)按照矿山空间分布对生态网络的影响程度,划分了生产矿山开采优先级和废弃矿山修复优先级分区;其中,优先开采区、限制开采区、禁止开采区内包含的生产矿山面积分别为17.93、11.80、23.63 ...     

资源型城市生态修复需求空间异质性分析——以徐州市贾汪区为例

资源型城市经过长期的煤炭资源开采,导致煤矿区资源开发与生态保护之间不平衡、不协调的矛盾突出;在生态文明建设背景下,厘清生态修复需求空间异质性、合理安排生态修复工作优先次序,成为开展高效协调的生态保护与修复的基础性工作。从生态系统和人类福祉协同发展的综合视角切入,选取徐州市贾汪区为研究对象,以2000、2010、2019年3期历史遥感影像以及历史矿井信息和社会经济统计数据为数据源,采用当量赋值法核算区域生态系统服务价值并作系数修正,综合地形位指数、矿区扰动指数和景观脆弱度指数构建景观生态风险评价体系,分析研究区生态系统服务价值和生态风险指数的时空格局,并引入夏普比率进一步探讨生态修复需求空间异质性。结果表明：(1) 2000—2019年贾汪区生态系统服务价值总量先增加后减少,生态风险指数值先下降后上升,增长速率较为平缓,均表现为小幅度;生态服务价值和生态风险等级的空间分布均呈现出总体连片,局部圈层向外推移的态势,城镇化与采煤塌陷地治理是空间格局差异化的主要影响因素。(2)在数量层面,单位面积生态系统服务价值和生态风险指数具有较强的负向等级相关性,但没有明显的函数关系;在空间层面,2000...     

露天矿区植被协同演变多源数据时序分析 ——以准格尔矿区为例

为揭示露天煤矿排土场复垦区人工植被与矿区外围未扰动的原始植被间的协同演变规律,研究基于Landsat TM/OLI与MODIS卫星遥感数据,结合气象台站观测数据,采用一元线性回归法,分析准格尔矿区1988—2020年的归一化植被指数(NDVI)与植被覆盖度的时序变化,对Landsat卫星热红外波段数据反演得到准格尔矿区...     

基于安全格局的矿区土地利用研究——以武安市西石门矿区为例

矿区用地格局直接关系到矿业城市的可持续发展。本文以武安市西石门矿区为例,在对矿区土地利用现状和市域安全格局统筹分析的基础上,提出市域安全格局指导下的矿区土地利用理念,构建了以废弃地农林牧景观生态元修复、矿业遗迹再利用为重点,山、水、路、林生态廊道网络体系修复为框架,林地、河流用地、建设用地、耕地、矿业用地"五色空间"协调与自然和谐的矿区土地利用安全格局,以维护区域土地利用系统结构和过程的健康与完整。     

重庆煤矿区生态补偿核算:以松藻矿区为例

本文以松藻矿区为研究区,根据松藻矿区生态环境破坏现状调查以及前人研究成果,构建适宜重庆松藻矿区的生态环境价值损失评价指标体系,在此基础上,利用1999~2008年十年期间环境监测、调查以及统计等数据,综合运用价值损失法和恢复成本法,核算出十年期间松藻矿区生态环境与居民累计价值损失值,并根据生态系统稳定性等原则,得出松藻矿区吨煤应提取的生态补偿量,为重庆煤矿区生态补偿制度建立提供科学依据。通过研究,本文认为:1999~2008年十年期间研究区累计造成的生态环境和居民损失共446784万元,折合吨煤损失118.36元/t;松藻矿区吨煤应提取的生态环境经济补偿量为73.71元/t,其中,生态环境补偿量为42.25元/t,居民生产和生活补偿量为31.46元/t。     

重庆煤矿区生态补偿研究-以松藻矿区为例

本文以松藻矿区为研究区,根据松藻矿区生态环境破坏现状调查以及前人研究成果,构建适宜重庆松藻矿区的生态环境价值损失评价指标体系,在此基础上,利用1999-2008年十年期间环境监测、调查以及统计等数据,综合运用价值损失法和恢复成本法,核算出十年期间松藻矿区生态环境与居民累计价值损失值,并根据生态系统稳定性等原则,得出松藻矿区吨煤应提取的生态补偿量,为重庆煤矿区生态补偿制度建立提供科学依据。通过研究,本文认为：1999-2008年十年期间研究区累计造成的生态环境和居民损失共446784万元,折合吨煤损失118.36元/吨;松藻矿区吨煤应提取的生态环境经济补偿量为73.71元/吨,其中,生态环境补偿量为42.25元/吨,居民生产和生活补偿量为31.46元/吨。     

基于安全格局的矿区土地利用研究——以武安市西石门矿区为例

矿区用地格局直接关系到矿业城市的可持续发展。本文以武安市西石门矿区为例,在对矿区土地利用现状和市域安全格局统筹分析的基础上,提出市域安全格局指导下的矿区土地利用理念,构建了以废弃地农林牧景观生态元修复、矿业遗迹再利用为重点,山、水、路、林生态廊道网络体系修复为框架,林地、河流用地、建设用地、耕地、矿业用地五色空间协调与自然和谐的矿区土地利用安全格局,以维护区域土地利用系统结构和过程的健康与完整。     

矿区生态破坏碳扰动研究——以徐州九里矿为例

矿区煤炭开采对生态系统碳储量造成极大的干扰.以徐州九里矿区为例,运用遥感手段对矿区1995、2001、2009年各土地利用类型进行提取,集中分析矿区植被碳和土壤有机碳的变化情况.结果发现,1995年至2009年九里矿区土地利用变化明显;2009年矿区植被碳储量为3525吨碳比2001年有所减少;1995年、2001年、2009年土壤有机碳储量以2001年最小为174334.1吨碳,2009年土壤有机碳储量为182329.1吨碳,比2001年增加了7995吨碳储量.最后得出结论,矿区生态破坏对生态系统碳扰动明显.     

典型煤粮复合主产区生态足迹分析——以济宁市为例

生态足迹模型在用来标度全球可持续发展状况和区域发展的公平性方面是卓有成效和毋庸置疑的,然而在用来分析区域可持续发生状况时却不完全适宜。针对这一局限,本文对生态足迹模型进行改进,并分析典型煤粮复合主产区--济宁市的生产性生态足迹、消费性生态足迹、生态承载力以及三者之间的关系。结果表明,济宁市区域发展不可持续,原因主要在于过多地输出了生态足迹而不仅仅是区域自身消费的生态占用。从这一角度看,矿、农产品输入区域应为济宁市等类似区域环境修复承担部分责任。     

煤矸石山植物物种多样性与土壤化学因子的关系 ——以灵武矿区生态修复初期为例

为了得到灵武矿区枣泉煤矸石山生态修复初期优化的植被配置模式,以及影响植物物种多样性的土壤化学因子。通过野外调查结合重要值、α多样性指数和群落相似性系数,对枣泉煤矸石山平台人工重建的乔木林、乔灌木混交林和灌木林3种植被配置类型的植物种类组成、群落结构及α多样性指数的变化,以及各指数与土壤化学因子间的相关关系进行研究,并以矸石山周边自然地貌上的植被为对照。结果表明:①枣泉煤矸石山3种植被配置类型的样地共有植物8科22属24种,菊科植物7种,占总物种数的29.17%;藜科植物6种,占总物种数的25%;豆科和禾本科植物均为4种,各占16.67%。②3种植被配置类型林下多年生草本植物种数占草本层总数的比例大小顺序为:乔木林地(50.00%)灌木林地(46.67%)乔灌混交林(38.46%),自然地貌的多年生草本植物占其草本层的比例为68.75%。③3种植被配置类型中灌木林地草本层植物种Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数、Patrick丰富度指数和Pielou均匀度指数数值均为最高。④土壤碱解氮与各指数间相关性最高,说明土壤碱解氮含量对植物物种多样性的影响作用较大。⑤3种植被配置类型中乔木林地草本植物种类组成在科、属及种的层次上与自然地貌草本植物组成相似性最高,其林下草本植物盖度、密度、生物量、土壤含水量、土壤有机质和全氮含量均高于乔灌木混交林和灌木林。枣泉煤矸石山生态修复初期3种植被配置类型中乔木林地配置模式较为适宜,且影响植物物种多样性的土壤化学因子主要为土壤碱解氮。     

采煤沉陷区复垦对土壤细菌群落组装及固碳功能的影响——以东滩矿区为例

复垦能有效提升矿区生态服务功能,但复垦土壤功能重建的微生物学机制尚不清晰。厘清复垦如何影响土壤细菌群落特征、组装机制及固碳功能,对重塑矿区生态自维持能力至关重要。为此,结合零模型分析,采用MiSeq高通量测序及q PCR芯片技术,探索东滩矿区9 a、12 a、15 a和18 a等4个复垦年限土壤细菌群落组装过程及固碳功能变化。结果表明：(1)复垦和复垦时间对土壤理化和酶活性影响显著,复垦土壤pH、铵态氮（AN）、过氧化氢酶（CAT）及磷酸酶（PO）随复垦时间增长呈显著增加（P<0.05）,有机碳（SOC）、有效磷（AP）、硝态氮（NN）及脲酶（UE）、β-葡萄糖苷酶（BG）、蛋白酶（PRO）则相反（P<0.05）;(2)随机性过程主导了复垦土壤细菌群落的组装过程,且扩散限制的贡献最大;(3)有机碳、硝态氮、铵态氮、有效磷、β-葡萄糖苷酶及过氧化氢酶与碳循环功能基因丰度有显著性相关,复垦改善土壤理化从而增强固碳功能;(4)结构方程模型显示,复垦年限增加直接影响土壤理化性质,进而间接影响土壤微生物群落的组装过程,这可能是导致碳循环功能基因丰度变化的主要原因。研究结果为矿区复垦土...     

高速公路建设对农村景观生态的影响及景观规划研究——以邳州八义集镇为例

本文以邳州八义集镇2000年土地利用现状图和土地整理规划图为主要信息源,用南方CASS作为空间信息处理工具,运用斑块数量、连通性指数、破碎度指数以及耕地利用景观质量指数等指标,分析了霍连高速公路建设对八义集镇土地利用景观格局动态和耕地利用景观质量变化的影响,并提出了景观生态保护型土地整理与复垦规划方案。     

人类活动对西部生态脆弱矿区生态系统服务的影响——以鄂尔多斯市为例

人类活动对区域生态系统的结构和功能产生扰动,进而影响生态系统服务,定量评估人类活动对生态系统服务的影响是生态产品价值实现、自然资源资产核算的基础.以鄂尔多斯市为例,以神东矿区东胜区、准格尔矿区、城市发展区为研究区,其生态系统受到人类活动和自然因素共同影响,以几乎未受人类活动影响的国家级自然保护区为对照区,选取防风固沙、土壤保持、固碳３个主要生态系统服务类型,利用 RULSE等模型和影子工程法等评估方法,构建生态系统服务遥感评估模型,采用对比分析方法探究露天采矿、井工采矿和城市发展的人类活动对生态系统服务的影响程度.结果表明:城市建设对防风固沙服务和固碳服务的负面影响程度最大,露天采矿对土壤保持服务的负面影响程度最大.在剔除自然因素影响后,人类活动对西部生态脆弱矿区生态系统服务的影响程度从大到小依次为:城市发展＞露天采矿＞井工采矿.     

基于NbS的矿山可持续性评价研究:以北岳恒山露天矿区为例

基于自然的解决方案（NbS）近年来被视作实现可持续发展的核心手段,矿山可持续发展对推动国家或地区整体可持续发展意义重大,矿山可持续性评价通过确定可持续性等级来说明其可持续发展的水平,本研究基于NbS指标体系对矿山进行可持续性评价旨在提供一种新的评价方法,为矿山制定管理计划和开展生态修复工作提供主要依据。以北岳恒山露天矿区为例,基于NbS指标体系建立露天矿区可持续性评价指标体系,采用层次分析法计算指标权重,通过专家打分法确定指标得分,利用综合指数法确定评价等级,评价结果显示研究区可持续性等级为V级,可持续发展水平表现为极弱。研究表明,基于NbS的矿山可持续性评价方法可行,NbS指标体系可对矿山生态修复方案设计提供科学指导,实现可持续发展。     

新时期国土空间矿山生态修复规划研究：以南宁市为例

国土空间开发和城市建设带来的废弃矿山多存在地灾隐患、环境污染、景观破坏等问题,亟待生态修复与再利用。在生态文明时代,矿山生态修复更加强调统筹空间要素的系统评估和治理。为探索矿山生态修复新路径,以矿山生态修复理论为指导,提出了国土空间矿山生态修复规划的框架和基本内容,以南宁市大都市区为例,基于矿山生态系统综合评估,以重建"社会-经济-自然"复合生态系统为目的,构建了集"本底评价、功能分区、修复提升"为一体的规划体系。通过划定矿山功能分区,明确保护与开发程度,预判土地资源供应能力,并采取需求、供给相匹配的方式,确定各类废弃矿山的修复目的,分类提出多种生态修复策略,以期实现对土地资源的合理再利用。